CN105758360B - 一种转向轴承轴圈沟道参数测量仪及其测量方法 - Google Patents

一种转向轴承轴圈沟道参数测量仪及其测量方法 Download PDF

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Abstract

一种转向轴承轴圈沟道参数测量仪及其测量方法，系统支架和测量平台固定在系统平板上，步进电机、滚珠丝杠支撑、第一直线导轨、第二直线导轨及光栅尺固定在系统支架上，传感器架固定在第一直线导轨和第二直线导轨上，同时与滚珠丝杠的滑块、光栅尺相连，电机通过联轴器与滚珠丝杠相连并带动其转动，第一传感器系统和第二传感器系统、直线轴承固定在传感器架上，导杆和定位压头相连、并穿过直线轴承可上下移动，定位压头和直线轴承之间设置有压紧弹簧。使用两个径向传感器和一个轴向传感器测量沟道尺寸，实现了轴圈沟道参数的数字化测量；使用一对传感器差动方式测量，消除轴圈左右定位不精确引起的测量误差，同时实现了沟道中心距的测量。

Description

一种转向轴承轴圈沟道参数测量仪及其测量方法
技术领域
本发明涉及一种转向轴承轴圈沟道参数测量仪及其测量方法，适用于轴圈沟道参数的测量，包括沟道曲率半径、中心高、中心距等参数。
背景技术
在滚动轴承沟道的加工检验过程中，沟道参数是重要的检测项目之一，主要包括沟道曲率半径、中心高、中心距等参数，转向轴承轴圈和座圈亦是如此。目前轴圈沟道参数的测量一般使用有以下方式：
一是人工通过片形样板进行比对测量，测量时需要事先加工并检定样板作为比对样件，该方法操作简单直观，成本较低，但只能定性检测，无法定量，且需要准备多个标准量具样板检测三个参数，如用标准检测球测量沟道曲率，用片形沟心距样板检测沟心距等，另外，该方法中样板检测误差较大，与操作者的熟练程度有关，尤其对高精度的沟道参数测量，样板控制方法无法实现；
二是使用轮廓仪检测，使用V块和固定挡板在轮廓仪上检测沟道参数，该方法可以通过一次测量得到三个参数，但是该方法中工件的定位精度不易控制，每次装夹工件的位置及倾斜角度无法保证，导致测量结果出现偏差，另外，由于轮廓仪仅含有一个移动测头，因此当需要测量中心距时，需要测头贯穿整个轴圈截面，移动行程较大，这导致测量效率不高，仅适用于抽检。
发明内容
本发明提供一种转向轴承轴圈沟道参数测量仪及其测量方法，用来解决使用片形样板比对测量时无法给出定量结果的问题，同时解决人工测量及轮廓仪测量效率低下的问题。
一种转向轴承轴圈沟道参数测量仪，包括步进电机、系统支架、联轴器、滚珠丝杠支撑、第一直线导轨、直线轴承、传感器架、光栅尺、第一传感器系统、待测轴圈、测量平台、系统平板、第二直线导轨、导杆、第二传感器系统和定位压头；系统支架和测量平台固定在系统平板上，步进电机、滚珠丝杠支撑、第一直线导轨、第二直线导轨及光栅尺固定在系统支架上，传感器架固定在第一直线导轨和第二直线导轨上，同时与滚珠丝杠的滑块、光栅尺相连，电机通过联轴器与滚珠丝杠相连并带动其转动，第一传感器系统和第二传感器系统、直线轴承固定在传感器架上，导杆和定位压头相连、并穿过直线轴承可上下移动，定位压头和直线轴承之间设置有压紧弹簧。
进一步的，传感器系统包括第一固定架；第一簧片；位移传感器；探头固定架；第二簧片；移动架；探头。移动架和第一固定架通过第一簧片和第二簧片连接，移动架、第一固定架和所述簧片至少设有一个可容纳所述位移传感器通过的孔，移动架下端固定有所述探头。
一种转向轴承轴圈沟道参数的测量方法，包括以下步骤：
a.当轴圈处于测量位置时，电机带动滚珠丝杠旋转，继而带动传感器架向下移动；
b.然后第一传感器系统和第二传感器系统中的探头接触到轴圈的沟道，并带动移动架左右移动，位移传感器开始拾取沟道尺寸变化的信息；同时，光栅尺输出传感器系统垂直方向的位移信息；
c.最后，当移动到下限位置时，步进电机带动丝杠反转，带动传感器架等上移，脱离轴圈，完成测量过程；
d.计算机采集第一传感器、第二传感器、光栅尺的信号，并利用分析软件对信号进行分析处理，得到沟道参数。
进一步地，所述步骤a中，传感器架移动过程中，定位压头接触到轴圈并利用定位锥面将轴圈定位，将其压紧，保证测量过程中轴圈位置保持不变。
工作原理：自动定心装置使传送到该测量仪的工件处于满足测量要求的位置；压紧装置使工件在测量过程中保持稳定；测头移动机构实现传感器及测头的上下移动，以便得到沟道表面多点的尺寸信息；传感系统包括两个径向位移传感器和一个轴向位移传感器，拾取沟道表面尺寸信息以及高度方向信息；测量结果分析系统是将传感器输出的模拟信号采集到计算机中，通过预处理、曲线拟合等过程，得到沟道尺寸参数。
本发明的有益效果：使用两个径向传感器和一个轴向传感器测量沟道尺寸，实现了轴圈沟道参数的数字化测量；使用测量平台作为轴圈工作面，定位压头对轴圈定心及压紧，使得测量结果可靠；使用一对传感器差动方式测量，消除了轴圈左右定位不精确引起的测量误差，同时实现了沟道中心距的测量。
附图说明
图1所示为本发明轴圈沟道参数测量仪结构示意图。
图2所示为图1正视图。
图3所示为本发明中挠性规的结构示意图。
图4所示为本发明测量状态工件定位结构示意图。
图5所示为本发明传感器刀口型探头结构示意图。
图6所示为本发明圆弧方程测量原理图。
图7所示为本发明轴圈沟道参数的测量原理示意图。
图8所示为本发明轴圈沟道参数测量软件流程图。
1-步进电机；2-系统支架；3-联轴器；4-滚珠丝杠支撑；5-第一直线导轨；6-直线轴承；7-传感器架；8-光栅尺；9-第一传感器系统；10-待测轴圈；11-测量平台；12-系统平板；13-第二直线导轨；14-导杆；15-第二传感器系统；16-定位压头；17-第一固定架；18-第一簧片；19-位移传感器；20-探头固定架；21-第二簧片；22-移动架；23-探头。
具体实施方式
如图1至图4所示，系统支架2和测量平台11固定在系统平板12上，步进电机1、滚珠丝杠支撑4、第一直线导轨5、第二直线导轨13及光栅尺8固定在系统支架2上，传感器架7固定在第一直线导轨6和第二直线导轨13上，同时与滚珠丝杠的滑块、光栅尺8相连，电机1通过联轴器3与滚珠丝杠相连并带动其转动，第一传感器系统9和第二传感器系统15、直线轴承6固定在传感器架7上，导杆14和定位压头16相连，并穿过直线轴承6可灵活上下移动，定位压头16和直线轴承6之间设置有压紧弹簧（图中未示出），为定位压头16提供压紧力。
传感器系统包括第一固定架17；第一簧片18；位移传感器19；探头固定架20；第二簧片21；移动架22；探头23。移动架22和所述第一固定架17通过所述第一簧片18和第二簧片21连接，移动架22、第一固定架17和所述簧片至少设有一个可容纳所述位移传感器通过的孔，所述移动架22下端固定有所述探头23。探头23为传感器刀口型探头，如图5所示。
圆弧方程的测量原理如图6所示。根据圆方程的一般公式：可知，若已知圆弧上三个点的坐标值，即可确定一个圆弧。因此，使用水平方向和竖直方向两个传感器，分别测量沟道至少三个点、、的坐标值（水平和竖直方向），便可确定该沟道圆弧的方程，继而得到其中心坐标、圆弧半径等信息。
轴圈沟道参数的测量原理如图7所示。在测得直径截面内两侧的圆弧中心坐标后，根据图中所示的基本几何关系，便可得到中心距、中心高等信息。
工作过程，如图8所示：当轴圈处于测量位置时，电机带动滚珠丝杠旋转，继而带动传感器架向下移动；移动过程中，首先定位压头接触到轴圈并利用定位锥面将轴圈定位，接着将其压紧，保证测量过程中轴圈位置保持不变；然后第一传感器系统和第二传感器系统中的探头接触到轴圈的沟道，并带动移动架左右移动，位移传感器开始拾取沟道尺寸变化的信息；同时，光栅尺输出传感器系统垂直方向的位移信息；最后，当移动到下限位置时，步进电机带动丝杠反转，带动传感器架等上移，脱离轴圈，完成测量过程；计算机采集第一传感器、第二传感器、光栅尺等的信号，并利用分析软件对信号进行分析处理，得到沟道参数。

Claims (4)

1.一种转向轴承轴圈沟道参数测量仪，其特征在于，包括步进电机、系统支架、联轴器、滚珠丝杠支撑、第一直线导轨、直线轴承、传感器架、光栅尺、第一传感器系统、待测轴圈、测量平台、系统平板、第二直线导轨、导杆、第二传感器系统和定位压头；系统支架和测量平台固定在系统平板上，步进电机、滚珠丝杠支撑、第一直线导轨、第二直线导轨及光栅尺固定在系统支架上，传感器架固定在第一直线导轨和第二直线导轨上，同时与滚珠丝杠的滑块、光栅尺相连，步进电机通过联轴器与滚珠丝杠相连并带动其转动，第一传感器系统和第二传感器系统、直线轴承固定在传感器架上，导杆和定位压头相连、并穿过直线轴承可上下移动，定位压头和直线轴承之间设置有压紧弹簧。
2.根据权利要求1所述的一种转向轴承轴圈沟道参数测量仪，其特征在于，所述第一传感器系统和所述第二传感器系统均包括第一固定架；第一簧片；位移传感器；探头固定架；第二簧片；移动架；探头，移动架和第一固定架通过第一簧片和第二簧片连接，移动架、第一固定架和簧片至少设有一个可容纳位移传感器通过的孔，移动架下端固定有探头。
3.一种转向轴承轴圈沟道参数的测量方法：其特征在于，包括以下步骤：
a.当轴圈处于测量位置时，步进电机带动滚珠丝杠旋转，继而带动传感器架向下移动；
b.然后第一传感器系统和第二传感器系统中的探头接触到轴圈的沟道，并带动移动架左右移动，位移传感器开始拾取沟道尺寸变化的信息；同时，光栅尺输出传感器系统垂直方向的位移信息；
c.最后，当移动到下限位置时，步进电机带动丝杠反转，带动传感器架上移，脱离轴圈，完成测量过程；
d.计算机采集第一传感器、第二传感器、光栅尺的信号，并利用分析软件对信号进行分析处理，得到沟道参数。
4.根据权利要求3所述的一种转向轴承轴圈沟道参数的测量方法，其特征在于：所述步骤a中，传感器架移动过程中，定位压头接触到轴圈并利用定位定位锥面将轴圈定位，将其压紧，保证测量过程中轴圈位置保持不变。
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